本文關(guān)鍵詞：水巖共同作用下節(jié)理巖體裂隙擴(kuò)展過(guò)程的試驗(yàn)與數(shù)值模擬研究

  更多相關(guān)文章： 節(jié)理巖體 裂隙擴(kuò)展 室內(nèi)試驗(yàn) 數(shù)值模擬

【摘要】：節(jié)理巖體是一種包含大量裂隙,節(jié)理和斷層等結(jié)構(gòu)面的不連續(xù)地質(zhì)體。在巖土工程中進(jìn)行圍巖開挖時(shí),節(jié)理裂隙會(huì)在開挖擾動(dòng)下延伸,發(fā)展并互相貫通,造成工程事故。大量的工程實(shí)例表明,圍巖穩(wěn)定性與這些原始裂隙的擴(kuò)展延伸有著千絲萬(wàn)縷的聯(lián)系。使用錨桿進(jìn)行加固的方案一直是地下工程中最經(jīng)濟(jì)且行之有效的加固方式。然而錨固機(jī)理還未能完全闡述。因此,對(duì)錨桿錨固巖體的力學(xué)性能與錨固效應(yīng)的研究對(duì)地下工程中節(jié)理巖體的穩(wěn)定和復(fù)雜地質(zhì)條件下的工程應(yīng)用有著十分重要的意義。隨著世界能源危機(jī)的影響,由美國(guó)開始頁(yè)巖氣革命逐漸被推廣。我國(guó)作為世界上頁(yè)巖氣資源儲(chǔ)量最大的國(guó)家,而頁(yè)巖氣開采技術(shù)尚不成熟,且并未形成一套完整系統(tǒng)的開采理論。對(duì)裂隙水壓與圍巖壓力共同作用下裂隙擴(kuò)展情況的研究將大力推動(dòng)我國(guó)的頁(yè)巖氣發(fā)展。本文主要研究工作內(nèi)容如下：首先,配置了一種砂漿混合材料的類巖石試件并采用室內(nèi)試驗(yàn)的方法對(duì)軸壓下節(jié)理巖體試件二維裂隙擴(kuò)展情況進(jìn)行研究。對(duì)預(yù)置二維裂隙試件錨固后進(jìn)行加載試驗(yàn),探討錨固試件的裂隙擴(kuò)展情況。其次,采用非連續(xù)變形方法對(duì)預(yù)置二維裂隙試件的軸向加載試驗(yàn)進(jìn)行數(shù)值分析,同時(shí)模擬了單裂隙與多裂隙試件擴(kuò)展過(guò)程并進(jìn)行對(duì)比。在非連續(xù)變形方法中引入錨桿模型,對(duì)錨固節(jié)理試件的二維裂隙擴(kuò)展情況進(jìn)行研究。在對(duì)預(yù)置三維裂隙試件軸壓下的裂隙擴(kuò)展進(jìn)行室內(nèi)試驗(yàn)研究時(shí),采用了新型透明脆性類巖石材料澆筑試件并預(yù)置三維裂隙,改進(jìn)試件制備工藝流程及其試驗(yàn)設(shè)備,使改進(jìn)的試驗(yàn)方案利于對(duì)三維裂隙擴(kuò)展詳細(xì)過(guò)程的觀察。在加載試驗(yàn)中描述三維裂隙擴(kuò)展過(guò)程,結(jié)合預(yù)置二維裂隙試件的裂隙擴(kuò)展情況展開進(jìn)一步的討論和對(duì)比分析。最后,為了探究水巖共同作用下的裂隙擴(kuò)展情況,對(duì)三維裂隙試件加載試驗(yàn)方案進(jìn)行改造,使試驗(yàn)得以在裂隙水壓與軸壓的共同作用下進(jìn)行,探究裂隙水壓與軸壓共同存在下的三維裂隙擴(kuò)展情況。對(duì)比分析二維裂隙與三維裂隙的擴(kuò)展過(guò)程,單裂隙與多裂隙試件的裂隙擴(kuò)展過(guò)程,室內(nèi)試驗(yàn)與數(shù)值模擬中的裂隙擴(kuò)展情況,二維裂隙錨固試件與三維裂隙錨固試件裂隙擴(kuò)展情況和水巖共同作用下的裂隙擴(kuò)展情況。本文試圖探究不同情況下裂隙擴(kuò)展微觀過(guò)程,其研究結(jié)果對(duì)理論研究有較大的指導(dǎo)意義。
【關(guān)鍵詞】：節(jié)理巖體 裂隙擴(kuò)展 室內(nèi)試驗(yàn) 數(shù)值模擬
【學(xué)位授予單位】：山東大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TU45
【目錄】：

• 中文摘要10-12
• 英文摘要12-14
• 第一章 緒論14-18
• 1.1 選題背景及研究意義14-15
• 1.2 相關(guān)領(lǐng)域研究現(xiàn)狀15-16
• 1.3 本文主要研究?jī)?nèi)容16-18
• 第二章 預(yù)置二維裂隙試件的裂隙擴(kuò)展過(guò)程試驗(yàn)與數(shù)值模擬研究18-32
• 2.1 引言18
• 2.2 二維裂隙擴(kuò)展試驗(yàn)18-23
• 2.2.1 試件制備流程18-19
• 2.2.2 試驗(yàn)流程19-21
• 2.2.3 試驗(yàn)結(jié)果21-23
• 2.3 非連續(xù)變形分析法計(jì)算原理23-24
• 2.4 數(shù)值模擬24-31
• 2.4.1 數(shù)值方法對(duì)預(yù)置二維單裂隙試件裂隙擴(kuò)展試驗(yàn)的模擬24-27
• 2.4.2 數(shù)值方法對(duì)多組預(yù)置二維裂隙試件裂隙擴(kuò)展試驗(yàn)的模擬27-30
• 2.4.3 對(duì)比分析30-31
• 2.5 本章小結(jié)31-32
• 第三章 錨固節(jié)理巖體試件的裂隙擴(kuò)展過(guò)程試驗(yàn)與數(shù)值模擬研究32-39
• 3.1 引言32
• 3.2 二維裂隙錨固試件裂隙擴(kuò)展試驗(yàn)32-34
• 3.2.1 試驗(yàn)流程32-33
• 3.2.2 試驗(yàn)結(jié)果33-34
• 3.3 加入錨桿模型的非連續(xù)變形分析法原理34-35
• 3.4 數(shù)值模擬35-37
• 3.4.1 數(shù)值方法對(duì)預(yù)置二維裂隙錨固試件裂隙擴(kuò)展試驗(yàn)的模擬35-37
• 3.4.2 對(duì)比分析37
• 3.5 本章小結(jié)37-39
• 第四章 預(yù)置三維裂隙試件的裂隙擴(kuò)展過(guò)程研究39-61
• 4.1 引言39
• 4.2 試驗(yàn)流程39-43
• 4.2.1 新型類巖石材料40
• 4.2.2 試件制備流程40-41
• 4.2.3 三維裂隙預(yù)置41-42
• 4.2.4 試驗(yàn)加載設(shè)備42-43
• 4.3 試驗(yàn)改進(jìn)方案43-48
• 4.3.1 試件制備改進(jìn)方案43-44
• 4.3.2 低溫加載環(huán)境的改造44-46
• 4.3.3 試驗(yàn)加載設(shè)備的改造46-48
• 4.4 預(yù)置三維單裂隙試件的裂隙擴(kuò)展過(guò)程48-53
• 4.4.1 裂隙擴(kuò)展過(guò)程48-53
• 4.4.2 對(duì)比分析53
• 4.5 預(yù)置三維單裂隙錨固試件的裂隙擴(kuò)展情況53-55
• 4.5.1 錨固試件裂隙擴(kuò)展試驗(yàn)53-54
• 4.5.2 對(duì)比分析54-55
• 4.6 預(yù)置三維雙裂隙試件在單軸加載下裂隙擴(kuò)展過(guò)程55-59
• 4.6.1 裂隙擴(kuò)展過(guò)程描述55-58
• 4.6.2 預(yù)置三維雙裂隙擴(kuò)展情況與三維單裂隙擴(kuò)展情況的對(duì)比分析58-59
• 4.6.3 預(yù)置三維裂隙和二維裂隙巖橋貫通和裂隙擴(kuò)展過(guò)程的對(duì)比分析59
• 4.7 本章小結(jié)59-61
• 第五章 裂隙水壓作用下預(yù)置三維裂隙試件的裂隙擴(kuò)展過(guò)程研究61-72
• 5.1 引言61
• 5.2 裂隙水壓試驗(yàn)改進(jìn)方案61-64
• 5.2.1 三維裂隙含水腔體61-63
• 5.2.2 試件制備改進(jìn)方案63
• 5.2.3 水壓設(shè)備改進(jìn)方案63-64
• 5.3 裂隙水壓作用下的裂隙擴(kuò)展過(guò)程64-70
• 5.3.1 裂隙擴(kuò)展過(guò)程64-69
• 5.3.2 對(duì)比分析69-70
• 5.4 本章小結(jié)70-72
• 第六章 結(jié)論與展望72-74
• 6.1 結(jié)論72-73
• 6.2 展望73-74
• 參考文獻(xiàn)74-79
• 致謝79-80
• 攻讀學(xué)位期間參與的科研項(xiàng)目80
• 攻讀學(xué)位期間的獲獎(jiǎng)情況80-81
• 學(xué)位論文評(píng)閱及答辯情況表81

【相似文獻(xiàn)】

中國(guó)期刊全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前10條

1 張建海,何江達(dá),范景偉;含斷續(xù)節(jié)理巖體強(qiáng)度的各向異性[J];云南水力發(fā)電;2000年02期

2 馬澤玲,王燕昌,任克亮,李進(jìn);節(jié)理巖體的無(wú)單元模型[J];寧夏大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版);2002年03期

3 岳士弘;節(jié)理巖體中滲流引起的能量損失[J];爆炸與沖擊;2002年02期

4 原磊;王成;;橢圓形節(jié)理巖體單元受壓時(shí)的結(jié)構(gòu)力學(xué)分析[J];巖石力學(xué)與工程學(xué)報(bào);2004年S1期

5 張志剛;喬春生;;改進(jìn)的節(jié)理巖體變形模量經(jīng)驗(yàn)確定方法及其工程應(yīng)用[J];工程地質(zhì)學(xué)報(bào);2006年02期

6 孫統(tǒng)立;方孝伍;張慶賀;;多層結(jié)構(gòu)模型在節(jié)理巖體力學(xué)分析中的應(yīng)用[J];勘察科學(xué)技術(shù);2006年02期

7 劉遠(yuǎn)明;夏才初;;非貫通節(jié)理巖體直剪貫通模型和強(qiáng)度研究[J];巖土工程學(xué)報(bào);2006年10期

8 張志剛;喬春生;劉勇;;節(jié)理巖體強(qiáng)度特征研究綜述[J];煤田地質(zhì)與勘探;2006年05期

9 牛斌;楊海天;;基于均勻化方法的斜交節(jié)理巖體復(fù)合本構(gòu)關(guān)系研究[J];巖土工程學(xué)報(bào);2007年05期

10 彭成佳;陳勝宏;;節(jié)理巖體的三維階譜復(fù)合單元法初步研究[J];巖土力學(xué);2007年04期

中國(guó)重要會(huì)議論文全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前10條

1 沈文德;;節(jié)理巖體的有限元分析[A];巖石力學(xué)在工程中的應(yīng)用——第二次全國(guó)巖石力學(xué)與工程學(xué)術(shù)會(huì)議論文集[C];1989年

2 金華;王媛;;多組貫穿節(jié)理巖體的擴(kuò)展遍布節(jié)理模型研究[A];第十二次全國(guó)巖石力學(xué)與工程學(xué)術(shù)大會(huì)會(huì)議論文摘要集[C];2012年

3 支國(guó)華;孫鈞;;地震波在節(jié)理巖體中傳播的半解析頻域解的理論模型[A];巖石力學(xué)理論與工程實(shí)踐[C];1997年

4 李仲奎;;層狀節(jié)理巖體應(yīng)力分析中的邊界元法[A];水電與礦業(yè)工程中的巖石力學(xué)問題——中國(guó)北方巖石力學(xué)與工程應(yīng)用學(xué)術(shù)會(huì)議文集[C];1991年

5 殷有泉;張彥山;;節(jié)理巖體穩(wěn)定性分析的特征值方法[A];巖土力學(xué)數(shù)值方法的工程應(yīng)用——第二屆全國(guó)巖石力學(xué)數(shù)值計(jì)算與模型實(shí)驗(yàn)學(xué)術(shù)研討會(huì)論文集[C];1990年

6 楊長(zhǎng)義;黃燦輝;;規(guī)則節(jié)理巖體破壞強(qiáng)度之研究[A];海峽兩岸土力學(xué)及基礎(chǔ)工程地工技術(shù)學(xué)術(shù)研討會(huì)論文集[C];1994年

7 保長(zhǎng)漢;;節(jié)理巖體的隨機(jī)本構(gòu)關(guān)系[A];第五屆全國(guó)結(jié)構(gòu)工程學(xué)術(shù)會(huì)議論文集（第一卷）[C];1996年

8 保長(zhǎng)漢;;節(jié)理巖體的自適應(yīng)不連續(xù)位移法[A];第五屆全國(guó)結(jié)構(gòu)工程學(xué)術(shù)會(huì)議論文集（第三卷）[C];1996年

9 周維垣;楊若瓊;周力田;;壩基節(jié)理巖體穩(wěn)定的三維彈塑性斷裂有限元分析[A];第一屆全國(guó)巖石力學(xué)數(shù)值計(jì)算及模型試驗(yàn)討論會(huì)論文集[C];1986年

10 保長(zhǎng)漢;陶振宇;;節(jié)理巖體的等效連續(xù)彈性模型[A];中國(guó)巖石力學(xué)與工程學(xué)會(huì)第三次大會(huì)論文集[C];1994年

中國(guó)博士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前10條

1 陳云娟;基于DDARF改進(jìn)方法的節(jié)理巖體穩(wěn)定性分析及控制[D];山東大學(xué);2015年

2 林興超;節(jié)理巖體破壞過(guò)程模擬及參數(shù)確定方法研究[D];中國(guó)水利水電科學(xué)研究院;2015年

3 肖術(shù);基于可靠度理論的露天礦節(jié)理巖體邊坡穩(wěn)定性及設(shè)計(jì)優(yōu)化研究[D];北京科技大學(xué);2016年

4 李潤(rùn);循環(huán)荷載作用下節(jié)理巖體邊坡疲勞劣化及其錨固效應(yīng)研究[D];福州大學(xué);2014年

5 劉勇;節(jié)理巖體強(qiáng)度特征及宏觀力學(xué)參數(shù)確定方法研究[D];北京交通大學(xué);2013年

6 肖衛(wèi)國(guó);節(jié)理巖體本構(gòu)模型和其細(xì)觀力學(xué)方法理論研究[D];北京交通大學(xué);2011年

7 劉遠(yuǎn)明;基于直剪試驗(yàn)的非貫通節(jié)理巖體擴(kuò)展貫通研究[D];同濟(jì)大學(xué);2007年

8 張秀麗;斷續(xù)節(jié)理巖體破壞過(guò)程的數(shù)值分析方法研究[D];中國(guó)科學(xué)院研究生院（武漢巖土力學(xué)研究所）;2007年

9 宋林;節(jié)理巖體中應(yīng)力波傳播的動(dòng)力特性研究[D];西安建筑科技大學(xué);2012年

10 張茂林;斷續(xù)節(jié)理巖體破裂演化特征與錨固控制機(jī)理研究[D];中國(guó)礦業(yè)大學(xué);2013年

中國(guó)碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前10條

1 裴小龍;綜合考慮宏、細(xì)觀缺陷耦合的節(jié)理巖體動(dòng)態(tài)損傷本構(gòu)模型研究[D];中國(guó)地質(zhì)大學(xué)(北京);2015年

2 雒翔宇;含節(jié)理巖體地下洞室穩(wěn)定性的實(shí)驗(yàn)及數(shù)值分析研究[D];山東大學(xué);2015年

3 陳力;復(fù)雜節(jié)理巖體離散塊體建模及其工程應(yīng)用[D];長(zhǎng)沙理工大學(xué);2014年

4 李超;動(dòng)載下節(jié)理巖體破壞過(guò)程數(shù)值試驗(yàn)研究[D];中國(guó)地質(zhì)大學(xué)(北京);2016年

5 周浩;水巖共同作用下節(jié)理巖體裂隙擴(kuò)展過(guò)程的試驗(yàn)與數(shù)值模擬研究[D];山東大學(xué);2016年

6 黃俊;節(jié)理巖體中扁平大跨地下洞室圍巖破壞模式研究[D];北京交通大學(xué);2016年

7 郭靚;節(jié)理巖體變形與強(qiáng)度特征的三維數(shù)值模擬[D];北京交通大學(xué);2009年

8 秦娟;節(jié)理巖體的代表單元集合體的力學(xué)特性研究及其在工程中的應(yīng)用[D];中國(guó)水利水電科學(xué)研究院;2000年

9 趙幸;基于能量原理的節(jié)理巖體裂紋擴(kuò)展試驗(yàn)研究[D];成都理工大學(xué);2013年

10 黃妤詩(shī);含填充節(jié)理巖體的單軸壓縮試驗(yàn)及本構(gòu)模型研究[D];中國(guó)地質(zhì)大學(xué)（北京）;2013年

，

本文編號(hào)：766502